藍牙簡介、藍牙模組設定、 Bluetooth Controller App、手機遙控Arduino、SoftwareSerial函式庫、設計藍牙遙控App

1. 電子工程系車用電子與資訊組
Arduino藍牙傳輸應用
吳錫修
sswu@nkut.edu.tw
Revised on July 18, 2018
藍牙簡介、藍牙模組設定、 Bluetooth Controller
App、手機遙控Arduino、SoftwareSerial函式庫、
設計藍牙遙控App

2. Makeeachdaycount
 藍牙 (Bluetooth)是⼀種短距、低功耗無線技術標準，也是⽬前智慧型
手機標準配備
 藍牙使用2.402-2.480GHz的ISM (Industrial Scientific Medical) 頻段，
共79個頻道 (頻寬為1MHz)
 藍牙技術聯盟成立於1998年，2002年藍牙成為IEEE 802.15.1標準
 藍牙微網 (Piconet) 由⼀個主裝置 (master) 與最多七個作業中的從屬
(slave) 裝置所組成，使用分時雙工 (TDD，Time-Division Duplexing)
方式傳輸
藍牙傳輸簡介 1/2
2
分時雙工

3. Makeeachdaycount
 藍牙裝置分為主控 (master) 與從端 (slave)
 主控：可以探索並與其它藍牙裝置配對連線，例如電腦或手機的藍牙裝置
 從端：被動等待被連結，例如藍牙滑鼠、藍牙耳機等
 藍牙技術聯盟定義了許多Profile (規範)，其中序列埠規範 (Serial Port
Profile，SPP) 用來取代有線的RS-232序列傳輸
藍牙傳輸簡介 2/2
3

4. Makeeachdaycount
 工作頻率2.4~2.48GHz ISM band
 傳輸距離10 m
 傳輸速率 2Mbps (Bluetooth 2.0)
 通常預設配對密碼0000或1234，UART 9600bps
 不同廠牌藍牙模組腳位layout並不相同
 與MCU間使用UART介面
藍牙模組 1/2
4
HC06晶片、Slave模式

5. Makeeachdaycount
 Arduino的輸出∕入腳位邏輯電壓是5V。如果藍牙模組背板標示傳送和
接收的邏輯電位是3.3V，使用時RxD端必須串接1K電阻或以電路分壓
藍牙模組 2/2
5
Arduino TX
Arduino RX
1K
Arduino TX
GND
1K
2K
Arduino RX

6. Makeeachdaycount
 資料傳輸方式是1個bit接著1個bit傳送
 送收雙方須議定傳輸格式，包括傳輸速率、資料位元數、同位元
 傳輸速度 (baud reate)，每秒位元數 (bit per second，bps)
 同位元：偶同位(even parity)或奇(Odd)同位或不加入
UART傳輸
6

7. Makeeachdaycount
 FTDI Basic
 USB信號轉換成RS-232
 有5V及3.3V兩種，藍牙模組需使用3.3V模組
藍牙模組設定 1/4
7

8. Makeeachdaycount
 接線
 VCC--VCC
 GND--GND
 TXD--RXD
 RXD--TXD
 若是HC-05模組，設定時Key須接VCC
藍牙模組設定 2/4
8

9. Makeeachdaycount
 開啟Serial monitor
藍牙模組設定 3/4
9
選擇連線速率 (使用出廠預設baud rate)
傳送AT命令輸入AT命令

10. Makeeachdaycount
 AT command
 不同晶片組，AT命令有所差異，務必參照供應商之文件說明
 HC-06
 重設藍牙裝置名稱：AT+NAMEnkeeBT-01
 重設藍牙裝置配對密碼：AT+PIN1234
 重設藍牙裝置傳輸速率9600bps：AT+BAUD4
藍牙模組設定 4/4
10

11. Makeeachdaycount
 手機與Arduino的藍牙模組配對
藍牙模組配對
11

12. Makeeachdaycount
 ⼀款免費的藍牙控制App
 提供四種操作介面
 可自訂要發送的操作控制碼
Arduino bluetooth controller 1/6
12

13. Makeeachdaycount
 選擇操作介面
 遊戲控制器模式
 ON/OFF開關模式
 數值滑桿模式
 文字終端機模式
Arduino bluetooth controller 2/6
13

14. Makeeachdaycount
 ON/OFF開關模式
Arduino bluetooth controller 3/6
14
設定命令碼
點擊一下即可設定對應的命令碼，
可以是單一字元或字串

15. Makeeachdaycount
Arduino bluetooth controller 4/6
15
設定按鈕對應的命令碼
 遊戲控制器模式
 預設命令碼：<按鈕 (L)、 ∧按鈕 (F)、>按鈕 (R)、 ∨按鈕 (B)、SELECT按鈕
(N)、START按鈕 (S)；右側四個圖形按鈕則未預設命令碼

16. Makeeachdaycount
 數值滑桿模式
 最小值0
 最大值255
 拖曳調整時(數值異動)會自動送出數值字串
Arduino bluetooth controller 5/6
16

17. Makeeachdaycount
 文字終端機模式
Arduino bluetooth controller 6/6
17
在此輸入所要傳送的字串
傳送記錄

18. Makeeachdaycount
 實驗⽬的
 熟用藍牙通訊
 使用Arduino bluetooth controller App遙控LED開啟及關閉
Lab 手機藍牙遙控 1/3
18
藍牙模組

19. Makeeachdaycount
 設定使用字元'1'及'2'做為Arduino bluetooth controller ON/OFF開
關控制碼
 參考程式
 注意事項：燒錄時，須先斷開藍牙模組Tx、Rx接線
#define LED 2 //LED接腳
#define ON '1' //開啟LED之控制碼
#define OFF '2' //關閉LED之控制碼
byte bt_read;
void setup() {
Serial.begin(9600);
pinMode(LED, OUTPUT);
}
Lab 手機藍牙遙控 2/3
19

20. Makeeachdaycount
void loop() {
if (Serial.available()>0) { //檢查是否收到控制碼
bt_read = Serial.read();
Serial.println(bt_read);
}
switch (bt_read) { //執行命令
case ON:
digitalWrite(LED, HIGH);
break;
case OFF:
digitalWrite(LED, LOW);
break;
}
}
Lab 手機藍牙遙控 3/3
20

21. Makeeachdaycount
 SoftwareSerial函式庫可以讓我們任意指定二個接腳充當UART之Tx及
Rx接腳
 當Arduino需連接多個裝置序列傳輸裝置，使用SoftwareSerial函式庫
非常方便
 SoftwareSerial(uint8_t receivePin, uint8_t transmitPin)
 建構SoftwareSerial物件
 receivePin 作為UART Rx端之接腳
 transmitPin 作為UART Tx端之接腳
 void SoftwareSerial.begin (long speed)
 設定序列傳輸速率，使用8n1傳輸格式
SoftwareSerial函式庫 1/4
21

22. Makeeachdaycount
 bool SoftwareSerial.listen()
 使SoftwareSerial端⼝進入偵聽狀態。⼀次只能偵聽⼀個SoftwareSerial端
⼝；到達其他SoftwareSerial端⼝端⼝的數據將被丟棄
 void SoftwareSerial.end()
 停用序列傳輸功能，允許RX和TX接腳做為通用輸入和輸出。調用
SoftwareSerial.begin()可重新啟用序列傳輸
 bool SoftwareSerial.isListening()
 檢查SoftwareSerial端⼝是否為偵聽狀態
 bool SoftwareSerial.stopListening()
 結束偵聽SoftwareSerial端⼝。當⼀個SoftwareSerial端⼝進入偵聽狀態，
其它SoftwareSerial端⼝會自動結束偵聽
SoftwareSerial函式庫 2/4
22

23. Makeeachdaycount
 bool SoftwareSerial.overflow()
 檢測SoftwareSerial緩衝區 (64bytes) 是否溢出。調用此函數會清除溢出
旗號，這意味著後續調用將傳回false，除非在此期間已收到並丟棄了另⼀
個數據
 int SoftwareSerial.peek()
 讀取SoftwareSerial緩衝區的第⼀個字元，但並不將其從緩衝區中移除。
若序列緩衝區無資料則回傳-1
 virtual size_t SoftwareSerial.write(uint8_t byte)
 寫入資料到SoftwareSerial端⼝。這些資料會以位元組或⼀連串位元組形
式發送
SoftwareSerial.write(45); //輸出'-'
SoftwareSerial.write("Hello"); //輸出'H'，'e'，'l'，'l'，'o'
SoftwareSerial函式庫 3/4
23

24. Makeeachdaycount
 virtual int SoftwareSerial.read()
 取出SoftwareSerial端⼝緩衝區的第⼀個字元。若序列緩衝區無資料則回
傳-1
 virtual int SoftwareSerial.available()
 檢查SoftwareSerial端⼝是否有收到資料
 virtual void SoftwareSerial.flush()
 等待SoftwareSerial端⼝緩衝區資料傳送完畢
 另外也可使用print()及println()方法，用法與Serial函式庫相同
SoftwareSerial函式庫 4/4
24

25. Makeeachdaycount
 實驗⽬的
 熟用SoftwareSerial函式庫進行藍牙通訊
 使用Arduino bluetooth controller App遙控LED開啟及關閉
Lab 使用SoftwareSerial藍牙傳輸 1/3
25
藍牙模組

26. Makeeachdaycount
 設定使用字元'1'及'2'做為Arduino bluetooth controller ON/OFF開
關控制碼
 參考程式
#include <SoftwareSerial.h> //引用SoftwareSerial函式庫
#define LED 2 //LED接腳
#define ON '1' //開啟LED之控制碼
#define OFF '2' //關閉LED之控制碼
byte bt_read;
//建構SoftwareSerial物件，D9作為Rx，D10作為Tx
SoftwareSerial BT(9, 10);
void setup() {
Serial.begin(9600); //設定Serial傳輸速率
BT.begin(9600); //設定SoftwareSerial傳輸速率
pinMode(LED, OUTPUT);
}
Lab 使用SoftwareSerial藍牙傳輸 2/3
26

27. Makeeachdaycount
void loop() {
if (BT.available() > 0) { //檢查是否收到控制碼
bt_read = BT.read();
Serial.println(bt_read); //在Serial Monitor顯示收到的控制碼
}
switch (bt_read) { //執行對應命令
case ON:
digitalWrite(LED, HIGH);
break;
case OFF:
digitalWrite(LED, LOW);
break;
}
}
Lab 使用SoftwareSerial藍牙傳輸 3/3
27

28. Makeeachdaycount
 安裝Java SDK
 建議JDK 8
 下載App Inventor 2 Ultimate
 https://sourceforge.net/projects/ai2u/files/
 AI2U-portable-v4.6-64bit.zip
 解壓縮
App Inventor 2 Ultimate離線版 1/4
28

29. Makeeachdaycount
 執行AI2U4364AI2U.exe
 點擊All AI2U Server
 點擊Start Invent
註：如果有其它程式佔用8888 port，須先關閉該程式
App Inventor 2 Ultimate離線版 2/4
29

30. Makeeachdaycount
App Inventor 2 Ultimate離線版 3/4
30

31. Makeeachdaycount
 點擊Start new project建立新專案
App Inventor 2 Ultimate離線版 4/4
31

32. Makeeachdaycount
 命令列輸入netstat -nao | find "8888"找出佔用8888埠之程式ID
 工作管理員將程式關閉
排除8888 port被佔用
32

33. Makeeachdaycount
 實驗⽬的
 熟用App Inventor設計藍牙遙控App
 使用手機透過藍牙遙控LED開啟及關閉
Lab 設計藍牙遙控App 1/8
33
藍牙模組

34. Makeeachdaycount
 參考程式
 注意事項：燒錄時，須先斷開藍牙模組Tx、Rx接線
#define LED 2 //LED接腳
#define ON '1' //開啟LED命令
#define OFF '2' //關閉LED命令
byte bt_read;
void setup() {
Serial.begin(9600);
pinMode(LED, OUTPUT);
}
Lab 設計藍牙遙控App 2/8
34

35. Makeeachdaycount
void loop() {
if (Serial.available()>0) { //檢查是否收到命令
bt_read = Serial.read();
Serial.println(bt_read);
}
switch (bt_read) { //執行命令
case ON:
digitalWrite(LED, HIGH);
break;
case OFF:
digitalWrite(LED, LOW);
break;
}
}
Lab 設計藍牙遙控App 3/8
35

36. Makeeachdaycount
Lab 設計藍牙遙控App 4/8
36

37. Makeeachdaycount
Lab 設計藍牙遙控App 5/8
37

38. Makeeachdaycount
Lab 設計藍牙遙控App 6/8
38

39. Makeeachdaycount
 手機連線下載APK並安裝
 http://163.22.249.40/arduino.html
<html>
<head>
<title>南開科技大學電子工程系</title>
</head>
<body>
<p align="center">
<font size="5">
<a href="LED_Controller.apk">Arduino藍牙控制</a>
</font>
</p>
</body>
</html>
Lab 設計藍牙遙控App 7/8
39

40. Makeeachdaycount
 點擊BTList，選取所配對的Arduino藍牙裝置；點擊ON開啟LED，點
擊OFF關閉LED
Lab 設計藍牙遙控App 8/8
40